平原水網區水文站網布設方法探討前

言

平原水網區大都分布在我國南方各主要河流中下游的沿江、沿海和濱湖地區，區內水網密布，流向不定，水量水平交換頻繁，存在著水賬不清的問題。平原區水文站網布設，早期只是在水網區內部布設水位、雨量站，在主要的出水口門布設少數水文站，只能了解水網區的一般水文情況。

五十年代末和六十年代初，江蘇、浙江協同開展環太湖巡測，江蘇在蘇北里下河地區開展水文巡測工作，并逐步發展到七十年代初形成的點線面結合的水文站網布局。南方平原水網區為我國主要的工農業生產基地，長期來無統一的水文站網規劃方法，影響到本區的水利規劃治理和水資源的開發管理。如何解決平原水網區的站網布設問題，是平原水網區水文工作發展中的一個關鍵問題。平原水網區水文特性及站網問題（一）地理特征和水文特性1.平原水網區氣候濕潤、降雨充沛、地表徑流豐富。2.平原平坦、水網密布、湖泊眾多，大部分為圩垸區，也有地勢稍高的河網區。3.水面積大，水面比降小，溝河縱橫交錯，水流互相串通，區域內外水量交換頻繁，流向順逆不定。4.地勢低洼地水網區，土壤濕潤，地下水埋深淺，大暴雨后地下水可漲至地面，易于受澇受漬。5.平原水網區大都位于各主要河流中下游的沿江、沿海地區，其河網水流易受江海潮汐頂托和擋潮閘啟閉變動回水影響。6.圩垸區平時河道敞口，內外水串通，大暴雨后封圩，機電動力抽排，人力控制地表徑流向外河網的匯流。7.水網區河道上，圩區閘、調節閘、擋潮閘、抽水站等水工建筑物眾多，各類水利工程的控制運用，都不同程度地影響當地水文條件的變化。8.隨著生產的發展，水工建筑物的興建，圩垸區排水動力的增加，蕩湖的圍墾，排水河道和港口的整治等人類活動的影響，使平原河網區的水文情勢更趨復雜。（二）站網問題

平原水網區的地理特征和水文特性，決定了水文情勢的復雜性，原有水文站網布局不適應水網區水文資料的搜集，一般水文站的水文測驗資料也不能真實反映本區水文情況的變化。水文站網存在的主要問題是：1.平原水網區河網縱橫交錯，無封閉的集水周界，現有基本水文站只能了解地表徑流的一般變化，不能進行降雨徑流關系的分析。

2.水網區周圍有著很長的邊界線，現有基本水文站只能掌握部分進出水量，不能進行水資源的綜合分析。

3.水網區內部，由于地形、排水條件和暴雨中心位置的差異大，水流流向不定。本網區和相鄰雨區之間的水量水平交換頻繁，而網區內部基本上無流量站，難以進行河網區匯流的計算。4.水網區水文情勢復雜，水資源開發利用程度高，人類活動影響大，缺乏實驗站，較難分析水量平衡各要素間的相互關系。水文站網布設原則和方法（一）站網布設總原則

平原水網區有其特殊的水文特征，水文站網布設既不能沿用其它區域的布站原則，也沒有成功的檢驗可以借鑒。經過多年來的布站實踐和逐步探索，站網布設的總原則是：1.平原水網區水文站網布設，必須實行水量平衡原則和區域代表原則相結合。

水文站網應能全面控制區域產水、進水、出水、蓄水等平衡要素的變化。水量垂直交換顯著地區，還應增加土壤水，地下水等平衡要素的觀測。同時，在不同的水文分區，設置區域代表片，以探求分區的產匯流規律和進行水資源計算。2.在水文站網的布設中，應采取點、線、面相結合的站網總布局。點：各類基本站的定點觀測，以控制面上水情分布；線：各種水文巡測線，沿線布設水文站，以全面掌握進出水量的變化；面：即區域代表片，由巡測封閉線包圍而形成的水平衡區，以解決降雨徑流資料的外延移用問題。（二）水文分區的劃分1.大區

平原水網區地勢平坦，在較大范圍內氣候因素（降水、蒸發量等）的時空分布規律易趨一致。而水文情勢的變化，則受水利工程調度運行的影響。一般情況下，受水利工程調度影響相仿，水資源可統一調度使用，水利治理中需統一規劃治理的，可作為一個大區。平原水網區站網布設協作研究單位的部分大區見表1。省份大區名稱地理位置邊界骨干水系名稱江蘇浙江太湖區長江以南，東濱東海長江、錢塘江、東海江蘇里下河區長江以北，東濱黃海大運河、新通揚運河、蘇北灌溉總渠、黃海蘇北江漢平原區長江以北長江、漢水表1平原水網區部分水文大區表2.水文分區

平原水網區的產、匯流特性，主要取決于流域下墊面情況和水利工程的運行方式。因次，在一個大區中，應按地形、土壤、植被和水利條件劃分水文分區，以江蘇里下河地區為例，列表如下：表2平原水網區水文分區表省份大區名稱分區名稱下墊面特征作物布局土壤水利工程

運行方式區界線水系名稱江蘇里下河區腹部水網區水稻田粘土圩區動力抽排通榆河以西江蘇里下河區沿海墾區棉墾區沙土擋潮閘自排入海通榆河以東

在一個水文分區，根據區域大小和下墊面的差異，可以設置1～2個區域代表片，區域代表片是一個面積較小的水平衡區，其設置要求是：1.區域代表片的地形、土壤、植被等，要在本水文分區具有代表性，以探求能夠代表本區的降雨徑流關系和水平衡分析資料。2.區域代表片要以巡測封閉線嚴格封閉集水周界，片內盡量避免圈進湖蕩等大水體；巡測封閉線一般應沿主要河道設置，避免把干河圈進片內，防止未來水過大，影響產流分析成果的精度。（三）區域代表片的選擇3.區域代表片的面積，應根據自然條件和未來水量的大小而定。按現有試點的實踐，封閉條件好，外來水量小的，一般可為300-500km2；封閉條件差，外來水量大的，一般應在1000km2左右。4.為了進一步研究本區的水文問題，有條件的區域代表片還應逐步向實驗片過渡，或在區域代表片內，選擇控制條件較好的測區建立實驗站，加強水量水平交換和垂直交換各水文因素的觀測和實驗研究，以探求水量平衡各要素間的相互關系。（四）水文巡測線的確定1.水文巡測線

（1）水文大區水平衡控制線（簡稱控制線），即大區的外包巡測線，控制大區的總進（出）水量。

（2）分區區界線（簡稱區界線），即大河網區內部設置的框格巡測區界線，以探求網區之間的水量交換和匯流規律。

（3）代表片封閉線（簡稱封閉線），即區域代表片周邊設置的巡測封閉線，用以封閉集水周界，全面掌握本片進（出）水量的變化。2.水文巡測線的設置原則（1）巡測線的走向應按水平衡區的周界布置；（2）巡測線應是封閉的外包線；（3）不同種類的巡測線可綜合布設，以發揮多種效益；（4）各種巡測線應充分結合原有基本水文站設置；（5）巡測線的選擇要結合巡測交通和水文測驗條件確定，如充分利用公路橋梁和埝閘、涵洞、抽水站等水工建筑物，以及選擇進（出）口門最少的部位設置。（五）水文測站的布置

各類基本站網，起著主干和控制面上分布的作用；各類輔助站，主要是起著基本站網的補充作用。其布設原則是:1.基本流量站：在水文巡測控制線上，占總進（出）水總量20%以上的主要河流口門，設計本流量站。按現有試點區實踐，基本流量站應控制總進（出）水量的70%左右，以保證進（出）水量的測驗精度。但在無骨干河道的環湖沿河巡測線，則可適當放寬。2.輔助流量站：在各種水文巡測線的進（出）水口門（河道、堰閘、抽水站等）設輔助流量站，配合基本流量站，控制進（出）水總量的變化。對于環湖、沿蕩的巡測線，水量來源一致的，也可以采用與基本流量站建立流量相關關系的辦法進行巡測。3.基本水位站：控制水網區等水位線分布和河網蓄水變化。水網區水面坡降較小，按現有試點區情況，一般可為300km2左右一站。4.輔助水位站：為提高區域代表片河網蓄水變量的控制精度，可增設輔助水位站，以適當增加密度。所需站數可按以下經驗公式求取：

水位站數

n=mF1/3

（1）式中：F為測區面積；m采用0.7～0.9對于推求水位流量關系的落差水位站，則以滿足定線推流的要求為原則。5.基本雨量站：控制面上雨量分布。按各試點單位經驗，一般可為250km2左右一站。6.輔助雨量站：為區域代表片而設置的配套雨量站，按江蘇平原區暴雨分析結果，可采用以下經驗公式求取：

雨量站數

n=mF1/3

（2）式中：F為測區面積。7.基本蒸發站：計算面上蒸發損失量。平原水網區面上蒸發變化不大，按布站實踐，一般可為1500km2左右一站。8.輔助蒸發站：區域代表片視測區大小，一般設立1～2處有代表性的蒸發站，并同步進行水面蒸發，陸面蒸發、水稻蒸發觀測。9.基本地下水站：掌握面上地下水動態。其布站密度，根據地形、土壤條件，一般可與基本雨量站相同。10.輔助地下水站：區域代表片配套站。在區域代表片內，選擇部分基本